高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)及可靠性分析

楊穎鑫

1 高層建筑消防給水

1.1 可靠性設(shè)計(jì)要求

消防給水系統(tǒng)的組成方式較為復(fù)雜，而其可靠性則取決于各單元之間的功能關(guān)系，通過高層建筑各單元之間的可靠性提升，才能從根本上提高整個系統(tǒng)的可靠性。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要嚴(yán)格按照我國在高層建筑中提出的相關(guān)規(guī)范要求，可靠性的設(shè)計(jì)需要滿足高層建筑消防給水的設(shè)計(jì)指標(biāo)。該系統(tǒng)中的可靠性不僅僅是系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，同時也關(guān)系到系統(tǒng)設(shè)備、單元組件的可靠性，通過高層建筑消防給水系統(tǒng)的可靠性分配來保障系統(tǒng)運(yùn)行效率與功能的有效實(shí)現(xiàn)，提高消防給水系統(tǒng)的使用壽命，以滿足消防給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。在整個系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計(jì)完成后，須根據(jù)各單元組件的失效率、系統(tǒng)工作模式、實(shí)際要求的工作時間對系統(tǒng)進(jìn)行可靠度預(yù)測。通過與設(shè)定的可靠度比較，再調(diào)整設(shè)計(jì)或提高各單元組件的可靠度。該系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)過程中還需要對建筑物周圍的環(huán)境因素進(jìn)行分析，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要保證該系統(tǒng)在發(fā)生故障時，可以便于維修。

1.2 高層建筑消防給水方式

1.2.1 不分區(qū)給水

在高層建筑消防不分區(qū)給水系統(tǒng)中，必須要開展消防水池的設(shè)計(jì)工作。對其用水量的標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行深入的分析，必須要讓其用水量達(dá)到其消防用水量的儲存要求。調(diào)控好水箱的安裝位置，盡可能的讓水箱安裝在其系統(tǒng)的上部位置，滿足消防用水量的使用要求。如果其高位消防水箱的高度比較小，那么就會影響到消火栓水壓的數(shù)值的正常變化，想繼續(xù)維持其系統(tǒng)的正常運(yùn)行狀態(tài)，就需要在該基礎(chǔ)層面上，對其出水管的位置處，適當(dāng)?shù)脑鲈O(shè)水泵和氣壓罐等一系列的系統(tǒng)穩(wěn)壓裝置設(shè)施。在低位的水泵房面積空間之中，確保其系統(tǒng)穩(wěn)壓裝置設(shè)立的集中性。

1.2.2 分區(qū)串聯(lián)給水

分區(qū)串聯(lián)給水方式的應(yīng)用在我國高層建筑消防給水系統(tǒng)中尤為常見，該分區(qū)串聯(lián)給水方式主要使用的是減壓閥，通過減壓閥來代替原本的中間水箱作用，這種替代方式可以有效的減小其上層所使用的面積大小，還會調(diào)控噪聲等的分貝量和傳播的范圍，避免其產(chǎn)生二次污染等不良現(xiàn)象，高效的提升了整體系統(tǒng)運(yùn)行的可靠程度，同時還優(yōu)化了其系統(tǒng)運(yùn)行的流程，讓其后續(xù)所開展的維修工作變得更加的簡便，給其維修工作提供了便利。

1.2.3 分區(qū)并聯(lián)給水

在超高層建筑設(shè)施中，分區(qū)并聯(lián)這種給水方式使用頻率比較高，將水泵集中性的安裝到地下室的位置中，這樣其會減小上層的使用面積，讓其各個區(qū)域內(nèi)系統(tǒng)設(shè)施都能維持一個獨(dú)立的運(yùn)行狀態(tài)，彼此之間互不干擾，這種分區(qū)并聯(lián)的給水方式相對來說比較穩(wěn)定，安全可靠程度也比較高。集中安裝設(shè)備，會優(yōu)化維修管理工作，讓其管理工作開展的更為順暢，但是采用高區(qū)的水泵工作形式，其所產(chǎn)生的水泵壓力比較大，所需要的投資金額耗費(fèi)量也比較明顯。若使用減壓閥來取代中間位置所安裝的水箱裝置，其可以減小使用的面積，避免其產(chǎn)生噪聲以及二次污染的現(xiàn)象。

2 高層建筑消防給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 消防水池容積的設(shè)計(jì)

消防水池的構(gòu)建主要是用來放置各類消防滅火用水等設(shè)備的設(shè)施，在構(gòu)建消防水池時，必須要對市政給水管道以及進(jìn)水管的消防用水量進(jìn)行分析，其消防水池的容積要以該建筑設(shè)施自身的消防用水狀況為基準(zhǔn)。在室外的給水管網(wǎng)中，必須要確保其消防用水量足夠，達(dá)到其消防用水量的使用要求，若其室外的給水管網(wǎng)無法達(dá)到室外的消防用水標(biāo)準(zhǔn)，那么就需要在火災(zāi)的延續(xù)時間段內(nèi)調(diào)整其水池的有效容量。

2.2 水泵接合器數(shù)量

室內(nèi)消防水泵在產(chǎn)生故障時，就會讓其室內(nèi)的消防用水產(chǎn)生不足的問題，這時消防車就需要使用水泵接合器，在室外消火栓的位置處開展取水等的工作，之后再把水運(yùn)輸?shù)绞覂?nèi)的消防給水管網(wǎng)之中，為其滅火工作做準(zhǔn)備。在長期的實(shí)驗(yàn)調(diào)查活動中可以了解到，室內(nèi)消防用水量的計(jì)算必須要以消防水泵接合器的數(shù)量為基準(zhǔn)，依照10～15L/s區(qū)精準(zhǔn)的推算水泵接合器的實(shí)際流量數(shù)值，如果其消防給水為豎向分區(qū)時，其就應(yīng)當(dāng)考量消防車的供水壓力，在合理的范圍內(nèi)調(diào)查其實(shí)際的綜合能力，進(jìn)而確保其系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，讓其滅火工作始終可以正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，減小各類費(fèi)用資金的投入量，減小投資，讓其達(dá)到消防安全的目標(biāo)。

2.3 高層建筑消火栓的設(shè)計(jì)

高層建筑設(shè)施的消火栓主要分為兩種，一種是室外的消火栓，在對室外消火栓進(jìn)行設(shè)計(jì)時，需要采用均勻布置的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時還應(yīng)當(dāng)留有一定的消防操作場地空間，讓其施工人員都可以更為順利的開展各類操作活動，該設(shè)計(jì)要點(diǎn)和其他的低層建筑設(shè)施設(shè)計(jì)要點(diǎn)相同，室內(nèi)的消火栓設(shè)備主要分為水槍、水袋以及消火栓等裝置。其應(yīng)當(dāng)調(diào)整水槍噴嘴口徑，讓其口徑始終超過19mm。

3 給水系統(tǒng)可靠性研究

該系統(tǒng)中的可靠性是指其在規(guī)定的條件與時間內(nèi)完成相應(yīng)的功能，起到防火、滅火的作用。而消防事件發(fā)生的變現(xiàn)為隨機(jī)性，無法提前預(yù)知，消防給水系統(tǒng)中的可靠性是發(fā)生消防事件隨機(jī)概率量。該系統(tǒng)可靠性的研究，需要以明確系統(tǒng)功能為前提，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步掌握系統(tǒng)失效模式，通過消防給水系統(tǒng)可靠性的研究，繪制相關(guān)的框圖，利用先進(jìn)的三維立體，模型構(gòu)建技術(shù)，建立該系統(tǒng)的可靠性模型，通過三維模型可以更加直觀、清晰的了解到系統(tǒng)及其相關(guān)機(jī)組的可靠性關(guān)系。

該制度可分為非準(zhǔn)備金制度、準(zhǔn)備金制度和復(fù)雜制度準(zhǔn)備金制度，也可分為工作準(zhǔn)備金制度和非工作準(zhǔn)備金制度。非儲備制度實(shí)際上是一個系列制度。該系統(tǒng)在使用的過程中需要較大的水量供應(yīng)，因此應(yīng)具備足夠的供水量保障，為了保障該系統(tǒng)在使用中的水量供應(yīng)可以滿足功能需求，一般會采用備用系統(tǒng)與復(fù)雜系統(tǒng)的方式。消防給水系統(tǒng)的工作儲備系統(tǒng)分為平行、混合、表決系統(tǒng)三種方式，消火栓與自動噴水系統(tǒng)是該系統(tǒng)中必不可少的組成部分，也是影響其可靠性的主要原因之一，消防給水系統(tǒng)中各單元或設(shè)備的功能與消防給水系統(tǒng)的可靠性框圖之間具有密切的關(guān)系。消防給水系統(tǒng)的可靠性框圖可以體現(xiàn)出系統(tǒng)的可靠性功能，若是系統(tǒng)處于給水運(yùn)作狀態(tài)，則該系統(tǒng)中的兩個閥門需要同時打開，此時水可以順利流出。該系統(tǒng)的功能是切斷水流，那么關(guān)閉一個閥門就可以完成關(guān)閉效果，可靠性方塊圖是一個并聯(lián)系統(tǒng)。相同的結(jié)構(gòu)具有不同的功能可靠性。在水泵供水方式上，雖然形式相同，但關(guān)系不同，可靠性框圖也不同。

消防給水系統(tǒng)的可靠性計(jì)算，消防給水系統(tǒng)的可靠性由各單元的功能關(guān)系確定，系統(tǒng)的可靠性也由各單元的可靠性相結(jié)合而產(chǎn)生。